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Eficiência Energética do seu Sistema de Ar Condicionado

COMO OBTER MELHOR EFICÊNCIA ENERGÉTICA DO SEU SISTEMA DE AR CONDICIONADO E TAMBÉM SE BENEFICIAR DE SEUS EFEITOS COLATERAIS

Por Alexandre Alberico

Esta forma de trabalho que apresentaremos não é um simples Comissionamento do Sistema : colocar o sistema de ar condicionado em conformidade com o projeto. É uma revisão geral no projeto implantado e reajustes nos parâmetros dos equipamentos existentes para o objetivo requerido – substituições serão sugeridas para aqueles que comprovadamente se mostrarem inadequados.

 Os passos iniciais serão o recálculo da carga térmica para eliminar possíveis  excedentes a serem combatidos e as medições/ajustes nas eletrobombas de água para que transportem a vazão correta conforme o projeto existente.

Via de regra excessos de 20 a 30 % são encontrados entre a carga térmica real calculada e os equipamentos instalados.

(É comum encontrarmos clientes que dizem que  na CAG – Central de Água Gelada  “de três resfriadores instalados somente dois operam durante o ano”.)

Eliminados os excessos , vazões de ar e de água podem ser reduzidas através de inversores de frequência e assim  o consumo de energia também será reduzido ( a grosso modo , com inversores a nova potencia consumida será proporcional à razão cúbica da relação de vazões.)

Os excessos de ar eliminados permitem menor velocidade de face nas serpentinas dos fan coils , e, em conjunto com a avaliação das características construtivas , pode-se ajustar novos parâmetros de temperaturas que melhorarão o consumo dos resfriadores.

Ajustes nas temperaturas de ar , água gelada e água fornecida pelas torres de arrefecimento podem resultar em 10 a 15% de menor consumo dos resfriadores  e portanto do sistema todo.

Tudo isto sem pensar em substituir os resfriadores antigos existentes.

(Se necessário substituir ,  temperaturas mais altas de água gelada  permitem uma maior eficiência dos resfriadores –( COP 6  para resfriadores com compressor parafuso o que é incomum —  COP = energia térmica produzida em kw / energia elétrica consumida em kw, ou seja, quanto maior o COP mais eficiente é a máquina)

O que fazemos é ajustar todos os equipamentos para consumir a energia mínima para atender a demanda térmica flutuante.

Explicando – sabe-se que a demanda térmica de um ambiente flutua de forma senoidal diariamente ( são variáveis a incidência solar , o fluxo de pessoas, a utilização de equipamentos, a iluminação).

 Essa transferência (senoidal) de energia térmica – elétrica já ocorre em sistemas com caixas de volume variável: diminuindo a vazão de ar, a pressão maior provocada  no duto resulta na variação de velocidade do motor que,  gerenciado pelo inversor de frequência, consome menos energia.

A mesma transferência ocorre  nas bombas de água gelada secundárias cujo motores são providos com  inversores de frequência.

Hoje conseguimos  também transferir esse conceito para as bombas de água de condensação que , diga-se de passagem, costumam ser o segundo maior consumidor de energia depois dos resfriadores .

Os motores das torres também providos de inversores de frequência, os reajustes de vazões e temperaturas efetuados  completam o ciclo para se obter o menor consumo de energia  diante das demandas térmicas variáveis diariamente.

BENEFICIOS QUE PODEM SER OBTIDOS DOS EFEITOS COLATERAIS DO SEU SISTEMA DE AR CONDICIONADO

Aplicados em grandes sistemas que necessitam  grandes vazões de ar externo , shoppings, hotéis , grandes centros empresariais .

* A massa de ar externo, necessária para oxigenação dos ambientes e introduzida continuamente, é submetida pelo sistema ao tratamento comum, sendo resfriada e desumidificada.

Essa massa é continuamente  injetada no ambiente e , após  cumprir  sua função,  é expulsa (por sobrepressão) ao  exterior sem que sua energia residual tenha sido aproveitada.

Essa  massa , agora com energia “fria” pois está na  temperatura ambiente , pode   também contribuir para resfriar a parcela de ar externo subsequente: de 33 ou 34° , úmidos , rebaixando-a  para 27 ou 26°C proporcionando menor esforço da central de produção de frio, que assim, obviamente, consumirá menos energia elétrica.

* A mesma  massa, quando em seu processo inicial  de desumidificação pode fornecer água em grande ou média escala .

Captura-se essa água que, com o correto beneficiamento, pode ser reutilizada para outras finalidades como limpeza de áreas, reuso em sanitários e até alimentação da água evaporada pelo equipamento de ar condicionado.

Aplicados em empreendimentos que necessitam água quente.

Este processo pré aquece com custo operacional ZERO para levar a água da concessionária de 20 para 34 °C , economizando insumo para o aquecimento total até 40°C ou mais .

* A energia calorífica removida  é transportada através dos veículos “Ar / Refrigerante/ Água” e expulsa ao exterior .

Essa energia pode ser capturada e  utilizada  para pré aquecer novas vazões de água necessárias para chuveiros , cozinhas , restaurantes e outras utilidades, reduzindo assim os gastos que seu empreendimento já tem com aquecimento de água seja por energia elétrica ou gás.

INSTRUMENTAÇÃO PRÓPRIA QUE UTILIZAMOS

Manômetro de precisão
Amperímetro
Voltímetro
Anemômetro
Sensor de temperatura
Tacômetro
Sensor de vazão de fio quente.
Termopar de contato para temperaturas.
Termohigrômetro.
Câmera termográfica ( infra red) com registro fotográfico.

Comissione seu sistema de ar condicionado colocando-o conforme eficiência energética projetada.
Registre a energia elétrica que consome para produzir a “Tonelada de Refrigeração” requerida ( kW/TR).
Recomissione o sistema reajustando os equipamentos para operação com outros parâmetros de vazões de água/ar/temperatura de modo a perseguir a supra eficiência
energética.
Registre e compare o novo índice Kw/TR. (Kw por Tonelada de Refigeração)
Contrate empresa que tenha profissionais com larga experiência em projetos e instalações de ar condicionado.

Para se obter resultados consistentes é necessário ter experiencia nos diversos processos .

SISTEMAS NOVOS A SEREM IMPLANTADOS OU RETROFIT’S

Na necessidade de retrofit muitos administradores são induzidos a uma decisão errada pois os técnicos que o apoiam mostram-lhes resultados grafados em plaquetas de equipamentos  autônomos individuais de pequeno e médio  porte.

Esses equipamentos fabricam e distribuem frio para pequenas áreas e sua fabricação tem tamanhos padronizados ou seja quando a demanda térmica coincide com a capacidade máxima vale o dado de plaqueta 

Quando a demanda excede o disponível em  um determinado modelo /capacidade o técnico instala modelo/capacidade imediatamente acima ou seja se a demanda é para atender 17 TR , um aparelho de 20 é instalado , pois não há padrão para  17 TR.

Em grandes prédios há de se constatar uma carga excessiva de kw instalados onerando toda a infraestrutura elétrica .

( Há alguns assim em São Paulo com 50 % maior do que a prevista em sistema centrais de ar condicionado.)
 Ao se optar por sistemas centrais , registradores individuais de consumo térmico/elétrico podem ser instalados para cada condômino possibilitando a correta determinação de custos para cada usuário.

A seguir, para quem se interesse , transcrevemos um pouco da evolução técnica que os sistemas de ar condicionado sofreram ao longo dos tempos.

Começamos nossas atividades na CEBEC em 1976 , com projetos e instalações de grande porte.
Naquela  época as concepções de projetos eram bem diferentes de hoje.

Não haviam caixas de volume variável, válvulas de balanceamento, inversores de frequência eram caros e só usados na indústria .

O “ frio” produzido pela central de água gelada era veiculado por bombas de vazão constante até os fan coils que modulavam essa energia  através de válvulas de três vias.

Em qualquer instalação toda a massa de água era veiculada pelo prédio todo e, em  grande parte, desnecessariamente.

Em prédios altos usava-se um terceiro tubo vertical para equilibrar a distribuição de água : o último fan coil a receber água era o primeiro a desaguar.

O Insuflamento de ar era feito com vazão constante nas salas.

O sensor ( elétrico ) de temperatura que acionava a válvula de três vias era colocado em uma das salas ou então no fluxo de ar de retorno comum de todas as salas.

As caixas de volume variável de ar chegaram ao Brasil em 76/77 e tiveram seu projeto tropicalizado pelo Engº Oswaldo Bueno então gerente de produtos da Starco , do mesmo grupo da CEBEC.

Em 77 fizemos projeto e instalação da ( talvez) primeira obra do Brasil com esse sistema.

Um ministério de Brasília, na época Ministério  da Previdencia e Assistencia Social- MPAS- com  três grandes condicionadores de alvenaria no sub solo- cada com 120 000 cfm, 6” de pressão , 150 HP , dutos verticais de alta velocidade , 25 m/s, e insuflamento  em baixa velocidade por caixas de VAV já nacionalizadas.

Para redução de consumo de energia , usamos inlet vanes nas bocas de sucção dos ventiladores .
Estes dispositivos transferiam   o acréscimo de pressão no duto  provocados pelo fechamento das caixas  para a linha de retorno do ar.

Com diferencial de pressão do ventilador tornado constante , qualquer redução de vazão de ar implica em redução de consumo de energia pelo motor do equipamento.

Era o conceito da modulação ( senoidal) da demanda térmica diária transformado em beneficio do consumo de energia.

Na mesma década além do inversores de frequências , surgiram válvulas de balanceamento- – eliminando-se a necessidade do terceiro tubo- e as válvulas de duas vias .

Com estas  surgiu a necessidade de criação do sistema secundário de água gelada : o primário de menor potencia instalada era de vazão constante para atender o requerido pelos resfriadores e o secundário , com inversor de frequências para permitir o menor consumo de energia nas baixas demandas térmicas .

Nota-se a perseguição continua à melhor eficiência energética .

No final de  90 inicio de 2000, surgiram os resfriadores com velocidade variável de água gelada e eliminam-se assim os sistemas de bombeamento secundário.

A concepção simplificou-se como a primeira só que incorporando a vantagem do menor consumo energético nas baixas demandas.

Hoje estamos transferindo o conceito de flutuação para as bombas de condensação , que são as  segundas maiores consumidoras em grandes sistemas de ar condicionado.  

Engº Alexandre Alberico